【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属复合发光材料，涉及一种耐高温、高稳定性的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法。
技术介绍
1、发光材料是指受到一定外部能量激发后，基态电子跃迁到激发态，重新返回基态时以光子的形式将能量释放出来的材料。常见的发光金属材料包括金属（金、银、铂、铜）纳米团簇、稀土纳米发光材料和金属-有机框架发光材料。与上述发光材料不同，将两种或两种以上的固相材料复合而成的复合发光材料，在保持各组分原有的物理、化学特性的基础上，通过“协同效应”更大程度的发挥材料优势，将得到具有光、电、磁等特性的多功能复合材料，进而达到应用拓展的目的。
2、钙钛矿纳米晶具有长的载流子寿命、高的载流子迁移率、灵活可调的带隙、高的荧光量子效率、成本低、易于合成制备等优点，是目前最有竞争力的新型光电材料之一。但是钙钛矿纳米晶的低形成能和离子特性使它们对温度、氧气和湿度很敏感，这种结构和环境稳定性差是限制钙钛矿纳米晶长足发展的主要障碍。将钙钛矿与其他材料进行复合或封装，提高钙钛矿纳米晶稳定性至关重要。
3、目前用于提高钙钛矿纳米晶稳定性的封装基质材料主要包括聚合物基质和透明玻璃无机基质。采用喷墨打印技术可以将钙钛矿前驱体或油墨直接喷入液态聚乙烯吡络烷酮（pvp）或聚二甲基硅氧烷（pdms）聚合物基体中，制备钙钛矿@聚合物基复合材料，形成嵌入不同聚合物基体中的高分辨率钙钛矿图案，用于制作防伪标签、彩绘图案和大面积荧光广告牌等。（yang liu, et.al., acs nano, 2019,13,2042-2049; zhen
4、钙钛矿@聚合物基复合材料虽然具有优异的耐水性，但是热稳定性较差，在相对较高的温度下，聚合物基体降解，产生荧光淬灭。透明玻璃无机物基质具有较强的机械强度和较高的耐热性，但是通常材料脆性强、易破碎。相比之下，金属材料通常具有较高的强度、耐热性、良好的韧性，将钙钛矿纳米晶与金属基体材料复合制备成发光金属复合材料，既具有钙钛矿的光致发光特性，还保留着金属基体的耐高温性和良好的强韧性。在荧光金属复合结构裂纹扩展检测、医学金属植入物探伤、重要金属构件嵌入防伪跟踪码等领域具有潜在的应用前景。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，可以实现较好的发光效果和稳定性，且具有良好的可加工性。
2、本专利技术通过原位反应法生成了金属卤化物钙钛矿纳米晶，通过粉末冶金法制备了均匀分散的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光功能性材料，该金属基复合材料在红外或紫外光照射下能够产生光致荧光，借助具有保护作用的复合结构，显著提高了金属卤化物钙钛矿在高温及大气条件下的荧光稳定性。通过调节钙钛矿材料的元素构成种类，可以实现发光波长范围覆盖紫外、可见光到近红外区。制备的金属卤化物钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料可用于金属表面嵌入彩色防伪跟踪码或荧光图案，实现在役金属构件内部裂纹缺陷的实时监测，或对医学金属植入物进行探伤检测。
3、为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
4、一种钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，包括以下步骤：
5、s1:金属卤化物钙钛矿前驱体粉末、铝合金粉末的成分设计及配比；
6、s2:金属卤化物钙钛矿纳米晶@铝基复合粉体的球磨混合及预处理工艺；
7、s3:金属卤化物钙钛矿纳米晶@铝基复合粉体的冷压制成型工艺；
8、s4:金属卤化物钙钛矿纳米晶@铝基复合材料的热压烧结技术；
9、s5:针对3系、6系及7系可通过固溶淬火、时效进行热处理强化的铝合金基体材料，烧结后试件进行固溶时效热处理以提高复合材料结构的力学性能。
10、进一步地，s1步骤中，功能性铝基复合材料的添加剂为金属卤化物钙钛矿abx3，a为铯(cs)，b为铅(pb)或锡(sn)，x为氯(cl)、溴(br)、碘（i）。金属卤化物钙钛矿通过相应的原材料粉末经后续球磨混合、冷压成形并通过热压烧结炉中加热、加压原位反应生成。
11、进一步地，s1步骤中，当采用的添加剂为cspbbr3钙钛矿时，根据反应方程式cs2co3+2pbbr2+2nabr→2cspbbr3+na2co3，原材料粉末摩尔质量比为1:2:2-1:4:4的cs2co3、pbbr2、nabr，或根据反应方程式csbr+pbbr2→cspbbr3，原材料粉末摩尔质量比为1:1-1:4的csbr、pbbr2。
12、进一步地，s1步骤中，铝合金基体粉末包括粒度为5-100μm的1系至7系铝合金粉末。
13、进一步地，s1步骤中，金属卤化物钙钛矿添加剂在铝基体合金中的含量为质量分数1-20%。
14、进一步地，s2步骤中，将金属卤化物钙钛矿原材料粉末与铝合金粉末按预定比例混合后，为了防止铝合金相互粘连及复合粉末粘结在球磨罐壁上，配以质量百分比为1-5%的硬脂酸作为过程控制剂，置于球磨罐中，抽真空后，充入氩气，进行球磨处理。
15、进一步地，s2步骤中，磨球为直径为1-10mm的不锈钢球，球磨机的装填系数为0.4-0.5，球磨时球料比范围为1:1至20:1、球磨筒的转速为100-500rpm、球磨时间4-24小时。
16、进一步地，s2步骤中，球磨后将复合粉体放置于真空炉中，抽真空后，加热至100-200°c，烘干1-5小时。
17、进一步地，s3步骤中，将球磨后的金属卤化物钙钛矿添加铝合金复合粉体在液压机设备钢制压模内通过模冲对粉末加压，压制压力为5-20mpa，加压保持时间为5-30min，卸压后，压坯从阴模中取出。
18、进一步地，s4步骤中，将金属卤化物钙钛矿前驱体粉末与铝合金粉末冷压成形件用碳纸包覆后，放置于石墨模具中，置于热压烧结炉中，抽真空后，充入氩气，进行热压烧结。氩气保护气流量为5-20l/min。
19、进一步地，s4步骤中，烧结工艺为加热速率5-20°c/min，加热温度400-600°c，保温时间30-120min、压力10-50mpa，烧结后炉冷至室温。
20、进一步地，s5步骤中，将金属卤化物钙钛矿添加铝基复合材料试样打磨后，放置于真空热处理电阻炉中进行固溶时效处理。
21、进一步地，s5步骤中，固溶时效处理工艺为：固溶处理加热温度范围为500-600°c，保温时间为30-120本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S1中，功能性铝基复合材料的添加剂为金属卤化物钙钛矿ABX3，A为铯(Cs)，B为铅(Pb)或锡(Sn)，X为氯(Cl)、溴(Br)、碘（I）。
3.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S1中，金属卤化物钙钛矿通过相应的原材料粉末经后续球磨混合、冷压成形并通过热压烧结炉中加热、加压原位反应生成。
4.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S1中，当采用的添加剂为CsPbBr3钙钛矿时，根据反应方程式Cs2CO3+2PbBr2+2NaBr→2CsPbBr3+Na2CO3，原材料粉末摩尔质量比为1:2:2-1:4:4的Cs2CO3、PbBr2、NaBr，或根据反应方程式CsBr+PbBr2→CsPbBr3，原材料粉末摩尔质量比为1:1-1:4的CsBr、PbBr2。
5.如权利要求1所述的钙钛矿纳米
6.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S1中，金属卤化物钙钛矿纳米晶添加剂在铝基体合金中的含量为质量分数1-20%。
7.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S2中，将金属卤化物钙钛矿原材料粉末与铝合金粉末按预定比例混合后，为了防止铝合金相互粘连及复合粉末粘结在球磨罐壁上，配以质量百分比为1-5%的硬脂酸作为过程控制剂，置于球磨罐中，抽真空后，充入氩气，进行球磨处理。
8.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S2中，磨球为直径1-10mm的不锈钢球，球磨机的装填系数为0.4-0.5，球磨时球料比范围为1:1至20:1、球磨筒的转速为100-500rpm、球磨时间4-24小时。
9.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S2中，球磨后将复合粉体放置于真空炉中，抽真空后，加热至100-200°C，烘干1-5小时。
10.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S3中，将球磨后的金属卤化物钙钛矿添加铝合金复合粉体在液压机设备钢制压模内通过模冲对粉末加压，压制压力为5-20MPa，加压保持时间为5-30min，卸压后，压坯从阴模中取出。
11.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S4中，将金属卤化物钙钛矿前驱体粉末与铝合金粉末冷压成形件用碳纸包覆后，放置于石墨模具中，置于热压烧结炉中，抽真空后，充入氩气，进行热压烧结。
12.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S4中，氩气保护气流量为5-20L/min。
13.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S4中，烧结工艺为加热速率5-20°C/min，加热温度400-600°C，保温时间30-120min、压力10-50MPa，烧结后炉冷至室温。
14.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S5中，将金属卤化物钙钛矿纳米晶@铝基复合材料试样打磨后，放置于真空热处理电阻炉中进行固溶时效处理。
15.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于S5中，固溶时效处理工艺为：固溶处理加热温度范围为500-600°C，保温时间为30-120min，淬火后，时效温度范围为100-200°C，保温时间为5-20h，空冷至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s1中，功能性铝基复合材料的添加剂为金属卤化物钙钛矿abx3，a为铯(cs)，b为铅(pb)或锡(sn)，x为氯(cl)、溴(br)、碘（i）。
3.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s1中，金属卤化物钙钛矿通过相应的原材料粉末经后续球磨混合、冷压成形并通过热压烧结炉中加热、加压原位反应生成。
4.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s1中，当采用的添加剂为cspbbr3钙钛矿时，根据反应方程式cs2co3+2pbbr2+2nabr→2cspbbr3+na2co3，原材料粉末摩尔质量比为1:2:2-1:4:4的cs2co3、pbbr2、nabr，或根据反应方程式csbr+pbbr2→cspbbr3，原材料粉末摩尔质量比为1:1-1:4的csbr、pbbr2。
5.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s1中，铝合金基体粉末包括粒度为5-100μm的1系至7系铝合金粉末。
6.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s1中，金属卤化物钙钛矿纳米晶添加剂在铝基体合金中的含量为质量分数1-20%。
7.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s2中，将金属卤化物钙钛矿原材料粉末与铝合金粉末按预定比例混合后，为了防止铝合金相互粘连及复合粉末粘结在球磨罐壁上，配以质量百分比为1-5%的硬脂酸作为过程控制剂，置于球磨罐中，抽真空后，充入氩气，进行球磨处理。
8.如权利要求1所述的钙钛矿纳米晶@铝基复合发光材料及其高温制备方法，其特征在于s2中，磨球为直...
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